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名張市つつじが丘おもちゃ病院

三重県名張市つつじが丘でおもちゃの病院を開院しています。年中無休で修理は無料、部品代のみ実費です。おもちゃの修理依頼は tutuji@cb4.so-net.ne.jp へメールにてご連絡下さい。なお、宅配便での受け付けは行っておりません。このブログにはおもちゃ等の修理事例やツール製作などを載せていきます。故障診断や修理方法の改善等、ご意見をお寄せ下さい。

27MHz~2.4GHz対応RFチェッカー(ラジコン電波検知器)表示部の省電力化

27MHz~2.4GHz対応RFチェッカー(ラジコン電波検知器) の頒布を始めて2か月が経ち、頒布先から色んなフィードバックをいただいている。その中で多かったのが、「省電力化」の要望だ。小型化するためにボタン電池を使っているケースが多いようだ。それで、今回はRFチェッカーの省電力化を行う。


【現状】
RFデテクタとCPUは常時稼働していて、表示部を合わせた消費電流は 16mA だ。

消費電流の内訳は以下のとおり。

RFデテクタ(LT5534使用) 10mA
バーLED 3mA
CPU 3mA


【省電力化の対策】
・RFデテクタはADCのアクイジションタイムの約4.62usだけ稼動させて、それ以外の時間は停止させる。

・メインループの周期を長くしてCPUを間欠的に動作させる。Sleep中にも稼働できるタイマーはWDTしか無く、その最短周期は 1ms だ。長過ぎる感がするが、仕方無く 1ms でやってみる。


【改善結果】
・RFデテクタ(LT5534使用)とCPUを合わせて 13mA 消費していたのが、 1mA になった。

・バーLEDの消費電流は、表示を切り替える時間の割合が減ったため 4mA になった。全体の消費電流は 16mA から 5mA への低減になった。LED電流を調整すれば、全体で 4mA にできる。

・メインループの周期を 13us から 1ms に長くしたことで、表示のちらつきが無くなった。バトロボーグのようにペアリングの周期が長い(200ms)ものでは間引きされているのがバレてしまうが、大半のコントローラの電波は違和感なく表示されている。


【課題】
・バーLEDが消費電流の大半を占めることになったので、更に改善するにはバーLEDを高輝度のものに替えるしかない。

・間欠動作させるので、電波の包絡線を音で聴くことはできない。また、レガシーバンドでのプロトコル分析もできなくなる。その用途でも使うためには、常時稼働させるモードが必要だ。


【回路図】
RFデテクタを間欠動作させるために LT5534のENピン、または AD8314のENBLピン を 16F1705 から制御する。

RFデテクタ部(LT5534使用)
RFチェッカー表示部の省電力化LT5534回路図

RFデテクタ部(AD8314使用)
RFチェッカー表示部の省電力化AD8314回路図

表示部
RFチェッカー表示部の省電力化表示部回路図


【ファームウェア】
ファームウェアのプロジェクトは ここから ダウンロードできる。

プロジェクト名は以下のとおり。
LT5534用(FVR=2.048V) は RFchecker2_FVR2_1705
AD8314用(FVR=1.024V) は RFchecker2_FVR1_1705


【後日談】
WDTの最短周期が1msであるため緩慢な動作になってしまうのを改善しようと画策した。

方策1 タイマーによるWakeUpは諦めて、外部の時定数回路を設けてWakeUpのタイミングをとる。

やり方は
・RC3~GNDにコンデンサを繋ぐ。
・Sleep直前に放電させる。
・Sleep中に内部プルアップにて充電させる。
・IOC割込みでWakeUpさせる。

結果、WakeUpしてからx4PLLが稼働するまでは8MHzのクロックで動作するため、稼働時間の短縮にはならず、メインループが200us程度でも、電源電流は8mAに留まった。

方策2 Sleepしないでダミーループによりメインループの周期を長くして、RFデテクタの稼働率を下げる。

メインループが100us程度でも、電源電流は7mAに留まった。


今回の改善方法は最善とは言えないので、今後も改善が続くと思われる。
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プロフィール

大泉茂幸

Author:大泉茂幸
名張市つつじが丘おもちゃ病院
名張市つつじが丘南3番町129
tutuji@cb4.so-net.ne.jp
090-5534-6494
連絡は上記のメール、またはSMSでお願いします。

子どもの頃から趣味は電子工作一筋でやってきました。理科離れが進む中で科学技術に興味を持つ子どもが少しでも増えて行くことを願って、子ども達に電子工作の活動の場を提供しています。

1981年からおもちゃ病院の活動を始め、2014年に三重県名張市への移住を機に「つつじが丘おもちゃ病院」を開院しました。自分でおもちゃを設計し製作する【おもちゃ工房】と、マイコンを応用した電子工作を楽しむ【マイコンクラブ】も併設しています。新規参加メンバーを募集しています。

当ブログで公開している技術情報や成果物のご利用および再配布はフリーです。読者様の技術活動のお役に立てば幸いです。ご利用いただいた結果や感想等を記事へのコメントやメールでフィードバックしていただけると有難いです。なお、公開ファイルは最新版を載せているので、古い記事の内容から変わっている場合があります。

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